铝合金表面钛锆—有机膦酸盐复合膜的性能

论文摘要

铝及其合金因为其许多优良的性能,在现代社会的各个领域得到了广泛的应用。为避免或减少铝及其合金的腐蚀,通常采用铬酸盐钝化技术在铝及其合金表面形成铬酸盐钝化膜。但是由于铬酸盐钝化膜中含有六价铬,其毒性大,环境污染严重而且易致癌,世界各国纷纷出台政策法规限制或禁止铬酸盐钝化技术的使用,因此开发用于铝及其合金的无铬钝化技术是非常必要的。在无铬钝化技术的实践应用中,钛锆基的无铬钝化体系表现出了良好的工业应用前景。但是钛锆基钝化膜的耐蚀性和油漆附着力还远不及铬酸盐钝化膜,不能满足许多使用条件下对制备技术和性能的要求。本文以AA6061铝合金为试验基材,在钛锆基钝化技术的基础上,研究了钛锆-有机膦酸盐的复合处理技术。利用有机膦酸的化学特性,加强钛锆钝化膜与油漆间的附着力,从而提高整个涂层体系的耐腐蚀性能。主要采用一步成膜法,即有机膦酸作为添加剂添加到钛锆基处理液中处理铝合金以获得钛锆钝化膜与有机膦酸盐膜相互杂化的复合膜。利用点滴实验和中性盐雾实验（SST）测试了所成膜的耐蚀性能。利用单因素实验和正交实验优化了一步成膜法所成膜的制备工艺。利用扫描电子显微镜（SEM）及附带的能谱分析（EDAX）、原子力显微镜（AFM）分析了复合膜的表面形貌,结果表明,所成膜为连续膜。利用交流阻抗实验、浸泡试验和SST研究了复合膜的涂漆性能。为了与一步成膜法所成复合膜的涂漆性能进行对比,又采用了两步成膜法制备复合膜进行涂漆性能研究。两步成膜法即有机膦酸作为后处理剂,对钛锆钝化膜进行二次有机膦酸封闭处理获得钛锆-有机膦酸盐复合膜。结果表明,钛锆-有机膦酸盐复合膜与油漆间的附着力明显提高,涂漆后的钛锆-有机膦酸盐复合膜能有效抑制涂层的起泡和脱漆,提高涂层的耐蚀性能,与涂漆后的六价铬酸盐膜性能相当。另外,两步成膜法的性能稍优于一步成膜法。

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Abstract

第1章绪论

1.0 引言

1.1 铝及其合金的腐蚀

1.1.1 铝的腐蚀性

1.1.2 铝及其合金的腐蚀类型

1.1.2.1 均匀腐蚀

1.1.2.2 局部腐蚀

1.2 铝合金防腐蚀的意义

1.3 铝合金的防腐蚀技术

1.3.1 传统的铬酸盐钝化技术

1.3.1.1 铬酸盐钝化的机理和特点

1.3.1.2 铬酸盐钝化的危害

1.3.2 三价铬钝化技术

1.3.2.1 三价铬钝化技术介绍

1.3.2.2 三价铬钝化的缺陷

1.3.3 无铬钝化技术

1.3.3.1 钛、锆盐钝化

1.3.3.2 稀土盐钝化

1.3.3.3 其它无机盐钝化

1.3.3.4 有机膦酸处理

1.3.3.5 有机硅烷处理

1.4 本论文研究内容和目的

第2章实验材料和实验方法

2.1 实验材料

2.1.1 实验基材

2.1.2 实验药品

2.1.3 实验设备

2.2 试样的制备

2.2.1 碱洗除油

2.2.2 酸洗活化

2.3 处理液的确定

2.3.1 处理液成分的确定

2.3.2 处理液配置方法

2.4 制备工艺参数的研究

2.5.1 点滴实验

2.5.2 盐雾实验

2.5.3 电化学测试

2.6 表面形貌观察

2.6.1 扫描电镜分析（SEM）

2.6.2 原子力显微镜（AFM）分析

2.7 涂漆性能研究

2.7.1 附着力测试

2.7.2 交流阻抗测试

2.7.3 浸泡实验

2.7.4 盐雾实验

第3章钛锆-有机膦酸盐复合膜的制备工艺参数优化

3.1 钛锆-有机膦酸盐复合膜的制备工艺参数优化

3.1.1 成膜动力学研究

3.1.2 处理时间对复合膜耐蚀性能的影响

3.1.3 处理温度对耐蚀性的影响

3.1.4 烘干温度对耐蚀性能影响

3.1.5 烘干时间对耐蚀性能影响

3.1.6 pH值对耐蚀性能影响

3.1.7 制备工艺参数优化

3.2 耐蚀性能对比研究

3.3 钛锆-有机膦酸盐复合膜的表面形貌

3.4 小结

第4章钛锆-有机膦酸盐复合膜的涂漆性能

4.1 处理液配方和成膜方法

4.2 涂装有机漆

4.2.1 自制环氧漆

4.2.2 埃尔夫ES400

4.2.3 市售环氧漆

4.3 漆膜性能测试结果及讨论

4.3.1 附着力测试

4.3.2 交流阻抗测试

4.3.3 浸泡实验

4.3.3.1 涂自制环氧底漆漆膜的浸泡实验

4.3.3.2 涂威士伯漆的漆膜浸泡实验

4.3.4 盐雾实验

4.3.4.1 涂自制环氧底漆漆膜的盐雾实验

4.3.4.2 涂威士伯漆的漆膜盐雾实验

4.3.5 耐蚀机理讨论

4.4 本章小结

第5章结论

参考文献

致谢

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